Die sichere Fabrik mit Safety Integrated

Transkript

1 Der Weg zur sicheren Maschine Die sichere Fabrik mit Safety Integrated siemens.com/answers

2 Situation in Europa Es gelten die Europäische Richtlinien Freiheit für den unbehinderten Warenaustausch z. B. für Maschinen Abbau der Handelshemmnisse um gleiche Wettbewerbsbedingungen zu schaffen Arbeitsunfälle und dadurch auftretenden soziale Kosten zu senken Einheitliche europäische Regelung für den Arbeits- und Gesundheitsschutz für den Hersteller und Betreiber von Maschinen! Sicherheitsanforderungen Produktsicherheitsrichtlinie ProdSRL 2001/95/EG Seite 2

3 Einführung Arbeits- und Wegeunfälle Deutschland Im Bereich der DGUV der gewerblichen Wirtschaft und der DGUV der öffentlichen Hand ereigneten sich: 38,9 Mio. Mitglieder (Vollarbeiter) im Berichtsjahr 2013 Wie viel meldepflichtige Arbeitsunfälle gibt es pro Jahr:? Wie viel meldepflichtige Wegeunfälle gibt es pro Jahr:? Quelle: Seite 3

4 Einführung Arbeits- und Wegeunfälle Deutschland Seite 4

5 Einführung Arbeits- und Wegeunfälle Deutschland Wie hoch war die Entschädigungsleistung für Arbeits- und Wegeunfälle in Deutschland? In 2013 waren 3,9 Mio. Unternehmen/Einrichtungen bei den Mitgliedern der DGUV zu verzeichnen. Die Zahl der Vollarbeiter ist eine statistische Größe, die zur Berechnung von relativen Unfallhäufigkeiten verwendet wird. Im Berichtsjahr 2013 ist diese 38,9 Mio. Seite 5 Quelle:

6 Maschinen (2006/42/EG) Niederspannung (2006/95/EG) EMV (2004/108/EG) Druckgeräte (97/23/EG) Spielzeug (88/378/EG) Seilbahnen (2000/9/EG) Outdoor (2000/14/EG) Messgeräte (2004/22/EG) weitere Richtlinien Einführung Produktsicherheitsrichtlinie ProdSRL Für den Hersteller bedeutet das: Die grundlegenden Sicherheits-und Gesundheitsschutzanforderungen werden in den EG-Richtlinien beschrieben und müssen eingehalten werden! Produktsicherheitsrichtlinie ProdSRL 2001/95/EG Verbrauchsgüter, die nicht unter eine spezifische Richtlinie fallen Grundsätzlich liegt es in der Verantwortung des Herstellers zu entschieden, welche Richtlinie(n) er für sein Produkt anzuwenden hat. Die europäischen Richtlinien sind in nationales Recht z.b. MRL im Produktsicherheitsgesetz (9. Verordnung des ProdSV) überführt. Seite 6

7 Lebensphase einer Maschine Wer ist für die Sicherheit verantwortlich? In jeder Lebensphase einer Maschine oder Anlage gibt es verantwortungsvolle sicherheitstechnische Aufgaben. Der Hersteller Der Betreiber Der NEUE Hersteller Design & Konzepte Fertigung & Engineering Installation & Inbetriebnahme Betrieb, Wartung & Instandhaltung Modernisierung & Upgrade Der Hersteller einer Maschine oder Anlage ist alleine für Umsetzung der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG verantwortlich. Maschine EG-Konformitätserklärung (CE-Kennzeichnung) unvollständige Maschine EG-Einbauerklärung Wenn der Hersteller Unterlieferanten hat, müssen die Aufgaben, Verantwortungen und vor allem die Dokumentation klar geregelt werden. Nach dem Inverkehrbringen der Maschine, übernimmt der Betreiber die weitere Verantwortung. Hier gilt die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV). Bei Erweiterung, Retrofit oder Änderung des Verwendungszwecks übernimmt der GU-Beauftragter die Verantwortung für den Umbau. Hier gilt die zu beachten: Interpretationspapier zum Thema "Wesentliche Veränderung von Maschinen" Seite 7

8 Die europäische Maschinenrichtlinie 2006/42/EG MRL 2006/42/EG Die Maschinenrichtlinie MRL 2006/42/EG beschreibt u.a. grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen für Konstruktion und Bau von Maschinen. Der Hersteller hat die laufende Verpflichtung sicherzustellen, dass die Maschine dem jeweiligen Stand der Technik spricht. Ist eine Maschine nach einer harmonisierten Norm hergestellt worden, so gilt die Vermutung, dass grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen erfüllt worden. Mit der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller, dass alle relevanten Vorschriften und Richtlinien erfüllt sind. Seite 8

9 Die Betriebssicherheitsverordnung - BetrSichV 1. Juni 2015 BetrSichV Diese Verordnung gilt für die Verwendung von Arbeitsmitteln. Ziel dieser Verordnung ist es, die Sicherheit und den Schutz der Gesundheit von Beschäftigten bei der Verwendung von Arbeitsmitteln zu gewährleisten. Grundpflichten des Arbeitgebers: Das eine Gefährdungsbeurteilung durchzuführen ist, und die dabei ermittelten Schutzmaßnahmen und verwendete Arbeitsmittel nach Stand der Technik ausgeführt sind. Der Betreiber hat Art und Umfang erforderlicher Prüfungen von Arbeitsmitteln sowie die Fristen von wiederkehrenden Prüfungen zu ermitteln / festzulegen und zu Dokumentieren. Seite 9

10 Interpretationspapier zum Thema "Wesentliche Veränderung von Maschinen 11. März 2015 BetrSichV Dieses Interpretationspapier gibt eine Hilfestellung bei der Beantwortung dieser Frage und beschreibt anhand eines Ablaufschemas die Vorgehensweise für die Entscheidung, ob es sich im Einzelfall um eine wesentliche Veränderung handelt. Grundsätzlich muss nach allen Änderungen an Maschinen - nicht nur nach wesentlichen Veränderungen - eine Gefährdungsbeurteilung nach 3 der BetrSichV durchgeführt werden. Maßnahmen oder Anpassungen der Information zum sicheren Betrieb ist ggf. erforderlich (z.b. Betriebsanleitung) Die MRL gilt auch für Maschinen, die auf gebrauchten Maschinen basieren, welche so wesentlich verändert worden sind, dass diese als neue Maschinen angesehen werden können. Seite 10

11 Es liegt keine wesentliche Interpretationspapier zum Thema "Wesentliche Veränderung von Maschinen 11. März 2015 Leistungserhöhung, Funktionserweiterung, Änderung der Sicherheitstechnik usw. Neue Gefährdung oder Risikoerhöhung vorhandenen sicherheitstechnischen Maßnahmen ausreichend ja nein mit einfachen Schutzeinrichtungen wieder in einen sicheren Zustand nein ja ja Veränderung vor. nein Eine wesentliche Veränderung liegt vor! Es ist eine neue Bewertung der Maschine / Anlage erforderlich. Seite 11

12 Vorgehensweise... Projektphase einer Beispielmaschine (Trennmaschine) Risikobeurteilung Risikominderung Nachweis Die notwendigen Phasen auf dem Weg zur sicheren Maschine lassen sich mit einer Projektkette abbilden. Seite 12

13 Vorgehensweise... Projektphase einer Beispielmaschine (Trennmaschine) Risikobeurteilung Risikominderung Nachweis Vorgehensweise... Safety Plan: Vorgehensweise, Teststrategie, Testergebnisse, Verantwortlichkeiten, Sicherheit von Maschinen (EN ISO 12100) Konstruktion gemäß risikomindernder Gestaltungsleitsätze Notwendige Sicherheitsfunktionen von anderen Produktnormen (Typ C Norm) beachten Gefahren- und Risikobeurteilung der Maschine (EN ISO ) (EN ISO 14121) Identifizierung von Gefährdung sowie Risikobewertung Bestimmung des erforderlichen Safety Performance für jede Sicherheitsfunktion EN oder EN ISO Technische Schutzmaßnahmen, funktionale Sicherheit Beschreibung der Sicherheitsfunktionen EN 60204, EN , EN ISO usw. Stoppfunktion, Start-/Wiederaufnahmefunktion, Mutingfunktion, Not-Halt Seite 13 Validierung (Bewerte Überprüfung / Testen der angestrebten Sicherheitsfunktion) Verifikation (Berechnen / Überprüfung der Safety Performance) Technische Dokumentation, Jeder Schritt muss nachvollziehbar dokumentiert werden:

14 EN ISO Organisation der Risikobeurteilung Risikobeurteilung Risikominderung Nachweis Die Risikobeurteilung ist mit den Personen zu erarbeiten, die Einfluss auf den Herstellungsprozess nehmen oder die Anlage betreiben, z.b.: Mechanik & Hydraulik Instandhaltung & Service Elektrik & Automatisierung Team und Projektverantwortlicher Montage & Produktion Sicherheit Qualitätssicherung Erstellung eines Safety-Plan und dessen Umsetzung ist Teamarbeit! Seite 14

15 EN ISO Safety-Plan z.b.: Organisation Risikobeurteilung Risikominderung Nachweis Maschine Erzeugte Dokumentation Safety-Plan Safety Plan, Verifikationsplan Risikobeurteilung Spezifikation Risikobeurteilung Spezifikation, Handbücher Realisierung Auswahl der Komponenten Aufbau Projektieren / Programmieren Datenblätter, Testprotokolle Stromlaufpläne Softwaredokumentation Testen Testprotokolle Verifikation Verifikationsprotokolle Seite 15 Validierung CE MRL konforme Dokumentation

16 EN ISO Risikobeurteilung und Risikominderung Prinzipieller Ablauf: Start Festlegung der Grenzen der Maschine Identifizierung der Gefährdungen / Gefährdungssituationen an der Maschine Risikominderung, durch geeigneter Schutzmaßnahmen 3-Stufen-Methode Für jede identifizierte Gefährdung, eine Risikoeinschätzung NEIN Ist das Risiko angemessen vermindert? JA Die Maschine ist sicher, bis auf ein zumutbares Restrisiko Ende Seite 16

17 Erster Schritt: Festlegung der Grenzen der Maschine Risikobeurteilung Beispielhafter Auszug aus der Beschreibung der Maschine: Verwendungszweck: Maschine zum Trennen von metallischem Vollprofilmaterial bis maximal 150 mm x 150 mm Durchmesser der Trennscheibe maximal 600 mm Verwendungsgrenzen: Anschluss: 400 V 3~ 50 Hz Innenbereich (IP54) Temperaturbereich: -15 C bis +50 C Nutzergruppen: Nur Fachpersonal, keine Laien Auszubildende nur unter Aufsicht von Fachpersonal Zeitliche Grenzen: Betriebsstunden Räumliche Grenzen: Ladehilfen sind nicht Bestandteil der Maschine Schneidemaschine und Arbeitsbereich bis 2 m um die Maschine Seite 17

18 Zweiter Schritt: Identifizierung der Gefährdungen / Gefährdungssituationen an der Maschine Risikobeurteilung Späne > Schneiden, Eindringen Trennscheibe > Abschneiden Klemmplatten > Quetschen Transportrollen > Quetschen und Abscheren Seite 18

19 Dritter Schritt: Für jede identifizierte Gefährdung, eine Risikoeinschätzung Risikobeurteilung Jede einzelne Gefahrenstelle ist unter Berücksichtigung der Betriebsarten zu bewerten: Einrichtbetrieb, Automatikbetrieb, Handbetrieb, usw. Ausmaß Irreversible Verletzung, Verlust von Finger oder Arm Trennscheibe > Abschneiden Die Sicherheitsstufe (PL oder SIL) ergeben sich aus: Wahrscheinlichkeit Es ist möglich, dass eine Verletzung eintritt. Seite 19

20 Vierter Schritt: Ist das Risiko angemessen vermindert? Risikobeurteilung Das Team bewertet das Risiko zu den einzelnen Gefahren gemäß einem definierten Risikographen Gefahr durch Trennscheibe Eintrittswahrscheinlichkeit Schadensausmaß A Wahrscheinlich B Möglich C Unwahrscheinlich 4 Irreversibel: - Tod - Verlust eines Auges - Verlust eines Arms 4B 3 Irreversibel: - Gebrochene Gliedmaßen - Verlust von Fingern 2 Reversibel: Behandlung durch Mediziner erforderlich Risikobewertung durch das Team 1 Reversibel: Erste Hilfe erforderlich (Quelle: Risk Assessment Seminar ST-RAM Siemens-TÜV) Ursprungsrisiko Risikominderung Akzeptiertes Restrisiko Seite 20

21 EN ISO Die 3-Stufen-Methode nach EN ISO Kapitel 6 Risikominderung START 1 Sichere Konstruktion 2 3 Risiko angemessen vermindert? NEIN Technische Maßnahmen Risiko angemessen vermindert? NEIN Benutzerinformation über Restrisiken Risiko angemessen vermindert? NEIN JA JA JA Erneute Risikobeurteilung ENDE Seite 21

22 EN ISO ) Konstruktive Maßnahmen an der Beispielmaschine Risikominderung Ist das Risiko durch die konstruktive Maßnahme ausreichend reduziert? Aktuelles Risiko Konstruktion F-Funktion Ursprungsrisiko Risikominderung Akzeptiertes Restrisiko Aktuelles Risiko: Die Ursprungsrisiko Tür kann jederzeit zu groß. geöffnet werden. Es sind weitere konstruktive technische Maßnahmen Maßnahmen notwendig. notwendig. Seite 22

23 EN ISO ) Technische Maßnahmen an der Beispielmaschine Risikominderung Ist das Risiko durch die technische Schutzmaßnahme ausreichend reduziert? Aktuelles Risiko Konstruktion F-Funktion Ursprungsrisiko Risikominderung Akzeptiertes Restrisiko Technische Schutzmaßnahme: Technische Schutzmaßnahme ist gefordert. Schutztürüberwachung mit Zuhaltung Seite 23

24 EN ISO ) Technische Maßnahmen an der Beispielmaschine Risikominderung Für jede tech. Schutzmaßnahme ist eine Sicherheitsfunktion zu definieren. Beispiel: Sicherheitsfunktionen Automatikbetrieb: Tür muss zugehalten werden solange der Antrieb läuft. Tür offen, Antrieb darf nicht anlaufen. Einrichtbetrieb: Antrieb in Stopp, Anforderung über Schlüsselschalter. Tür öffnen, Antrieb darf nur mit geminderte Drehzahl laufen. Antrieb nur über Tipp-Betrieb wieder startbar. Positionsschalter mit Zuhaltung Anhang1 Absatz der MRL Funktion mit Sicherheitssystem Schlüsselschalter / Wahl der Betriebsart Anhang1 Absatz der MRL NOT-HALT-Befehlsgerät Anhang 1 Absatz der MRL Die Quantität der technischen Schutzmaßnahme wird durch Sicherheitsstufen definiert: EN ISO : PL a bis e oder EN 62061: SIL 1 bis 3 Seite 24

25 EN ISO ) Benutzerinformation über Restrisiken Risikominderung Das Restrisiko ist mit Hilfe von Benutzerinformationen zu beschrieben. Betriebsanleitung Signale und Warneinrichtungen Kennzeichnung (Piktogramme) Gebotszeichen Gehörschutz und Augenschutz Verbotszeichen Aufzug im Brandfall nicht benutzen Warnung vor heißer Oberfläche Nur mit der ausreichenden Benutzerinformation ist das Restrisiko akzeptabel. Seite 25

26 Bestimmung der Sicherheitsstufe nach EN ISO bzw. EN Risikominderung Risikograf zur Bestimmung der Sicherheitsstufe (Ausgangspunkt: Ursprungsrisiko) Die Norm ISO IEC ist als Zusammenführung der Normen EN ISO und der EN geplant. Seite 26

27 Architektur der Sicherheitsfunktionen entwerfen Risikominderung Komponenten entsprechend den Anforderungen (SIL / PL) der angewandten Norm auswählen: Erfassen Auswerten Reagieren Türüberwachung oder SIRIUS Sicherheitspositionsschalter Sicherheitsschaltgerät oder SIMATIC F-Controller SINAMICS Frequenzumrichter Not-Halt oder SIRIUS Not-Halt-Befehlsgerät Sicherheitsschaltgerät oder SIMATIC F-Controller SINAMICS Frequenzumrichter Seite 27

28 Architektur der Sicherheitsfunktionen entwerfen Risikominderung Überprüfung des Entwurfs: Kann die geforderte Sicherheitsstufe (SIL, PL) erreicht werden? Jede Sicherheitsfunktion ist getrennt zu Betrachten bzw. zu verifizieren. Hardware (Architektur)nach dem strukturellen Aufbau (SIL CL bzw. Kat.) Zuverlässigkeit (Architektur) nach der gefährlichen Ausfallwahrscheinlichkeit (PFH D bzw. MTTF d) Sicherheitssystem Schutztür Teilsystem 1: Erfassen Teilsystem 2: Auswerten Teilsystem 3: Reagieren Motor Fertiges Teilsystem Kenngrößen und Zertifikate vom Hersteller (z.b. F-CPU, 3SK1..) PL, SIL? MTTF D, PFH D? PL, SIL? MTTFD, PFHD? PL, SIL? MTTFD, PFHD? Entworfenes Teilsystem Kenngrößen müssen berechnet werden (z.b. Schütz, elektro. mech. Komponenten, B10-Werte) DC? DC? DC? Seite 28

29 Maß der Safety Performance Risikominderung SIL (Safety Integrity Level) EN oder PL (Performance Level) EN ISO Die Sicherheitsstufen SIL bzw. PL legen fest, wie hoch die Zuverlässigkeit eines Sicherheitssystems sein muss. EN und EN ISO definieren also ein quantitatives Risiko. Performance Level (PL) Average probability of a dangerous failure per hour [1/h] (PFH D ) Safety Integrity Level (SIL) a 10-5 to < 10-4 no special safety requirements b 3 x 10-6 to < c 10-6 to < 3 x d 10-7 to < e 10-8 to < Seite 29

30 Verifizierung und Validierung von Maschinen Abgeleitet von den Normen IEC und EN ISO 13849der Validierung Nachweis Verifizierung Vom Lateinischen Veritas: Wahrheit nachweisen Maßnahmen dokumentieren Überprüfen und Sicherstellen, das Aufbau, Verkabelung, Parametrierung, Programmierung und Sicherheitsfunktionen entsprechend den gestellten Forderungen in ihrer Gesamtheit richtig umgesetzt wurden.? Vom Validierung durchführen Validierung Lateinischen Validus: Wirksamkeit prüfen Richtlinienkonformität nachgewiesen CE-Kennzeichnung anbringen Gesamtfreigabe einer Maschine unter Berücksichtigung aller Punkte der Verifizierung. Seite 30

31 Verifizierung und Validierung von Maschinen Abgeleitet von den Normen IEC und EN ISO der Validierung Nachweis Maschinenvalidierungsplan inklusive Testplan erstellen Verifizieren Risikoanalyse Ralisierungskonzept Architektur HW & SW HW Design Dokument. SW Design Dokument. Realisierung Maschinenvalidierungsbericht erstellen fortlaufende Dokumentation Integrationstest HW und SW HW-Test SW-Test Seite 31

32 Verifizierung und Validierung von Maschinen Überprüfung der entworfenen Architektur der Sicherheitsfunktionen Nachweis Safety Evaluation als Werkzeug: Verifizieren der Hardwarestruktur Safety Evaluation Tool für die Normen IEC und ISO Kostenfreie Nutzung des Online-Tools Erfassen Auswerten Reagieren Türüberwachung oder SIRIUS Sicherheitspositionsschalter Sicherheitsschaltgerät oder SIMATIC F- Controller SINAMICS Frequenzumrichter Not-Halt oder SIRIUS Not-Halt-Befehlsgerät Sicherheitsschaltgerät oder SIMATIC F- Controller SINAMICS Frequenzumrichter siemens.de/safety-evaluation-tool Seite 32

33 Verifizierung und Validierung von Maschinen Überprüfung der Sicherheitsfunktionen (z.b. Fehlersicheres Programm) Nachweis Datum Namen prüfenden Personen Anforderungen - Prüfaufzeichnungen SW-Test Prüfablauf / Anforderung Ergebniss SF1 Beschreibung Wenn "Schutztür" geöffnet wird, muss der Motor ausgeschaltet werden. SF1-Req-01 Auslösendes Ereignis Öffnen der Schutztüre SF1-Req-02 Reaktion der SF1 Abschalten Motor SF1-Req-03 Reaktionszeit 1 Sekunde SF1-Req-04 Wiederanlauf Automatischer Start wenn Schutztür wieder geschlossen SF1-Fehler-01 Reaktion bei Fehler SF1 (Querschuss V1 /V2) Abschalten Motor Fehlermeldung (Querschluss bei SF1) SF1-Fehler-02 Auslösendes Ereignis Öffnen der Schutztüre Reaktion bei Fehler Rückführkreis unterbrochen Schütz 1.1 bzw. 1.2 Schutztür schließen Abschalten Motor Fehlermeldung (Motorschütz 1.1 bzw. 1.2) Kein Wiederanlauf möglich Seite 33

34 Verifizierung und Validierung von Maschinen Überprüfung der Sicherheitsfunktionen (z.b. SINAMICS Antrieb) Nachweis Seite 34

35 Beispiel einer EG-Konformitätserklärung Nachweis Mit der EG-Konformitätserklärung und der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller die Einhaltung der Maschinenrichtlinie. Seite 35

36 Zusammenfassung Seite 36

37 Fragen, Kommentare, Wünsche. Seite 37

38 Security Hinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen, Geräten und/oder Netzwerken unterstützen. Sie sind wichtige Komponenten in einem ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte und Lösungen von Siemens werden unter diesem Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt-Updates zu informieren. Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Dabei sind auch eingesetzte Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen. Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, melden Sie sich für unseren produktspezifischen Newsletter an. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter Seite 38

39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ralph Muenkel Promotion Safety Integrated Seite 39

40 Kaffeepause Seite 40